无线温度传输的毕业论文无线温度检测装置设计

无线温度传输的毕业论文无线温度检测装置设计内容摘要：

于具有 6 个数据管道，可组成 1： 6星形网络；同时，每个数据管道具有收发 32 字节的 FIFO。 它的缺点在于功耗控制相对于其他模块稍弱，而且同等误码情况下，距离不及其他模块，但是由于价格因素，该模块还是比较有性价比的。 方案三 : 采用 NRF24L01 无线射频模块进行通信 ， nRF24L01 无线模块是 Nordic公司在 nRF2401AG 基础上的升级产品，具有 130μ s 的快速切换和唤醒时间，与 BK2411一样，特有的 MultiCeiverMT 硬件同时提供 6 个接收机的功能 ,另 外，将 nRF2401AG的 1Mbit/s 的速率提升至 2Mbit/s，使得高质量的 VoIP 成为可能； nRF24L01 在低功耗方面尤为出色，特别适合采用钮扣电池供电的 应用，整个解决方案包括链路层和 MultiCeiver 功能，提供了比 nRF2401AG 更多的功能和更低的电源消耗 ,与目前的蓝牙技术相比，在提供更高速率的同时，只需更小的功耗。 方案四：采用 GSM 模块进行通信， GSM 模块需要借助移动卫星或者手机卡，虽说能够远距离传输，但是其成本较大、且需要内置 SIM 卡，通信过程中需要收费，后期成2020 届电子信息工程毕业设计（论文） 7 本较高。 考虑到方案一的传输速率较低，方案二的传输距离有限，方案四的成本较高，设计决定采用方案三，采用 NRF24L01 编程相对容易，开发难度低。 xx：无线温度检测装置设计 8 第 3 章 芯片介绍和硬件系统设计 单片机控制模块 单片机介绍 单片机 是一种集成 电 路 芯片 ，是采用 超大规模集成电路 技术把具有数据处理能力的 中央处理器 CPU、 随机存储器 RAM、 只读存储器 ROM、多种 I/O 口和 中断系统 、 定时器 /计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、 脉宽调制 电路、模拟多路 转换器 、 A/D转换器 等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的 微型计算机系统 ， 具有高性能，高速度，体积小，价格低廉，稳定可靠，应用广泛 [3]。 单片机有着微处理器所不具备的功能，它可以独立地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能这就是单片机的最大特点。 然而单片机又不同于单板机，芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便是一个最小 的、完整的微机控制系统。 它与单板机或个人电脑有着本质的区别，单片机属于芯片级应用，需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使芯片具备特定的智能。 在众多的单片机系列中， STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系列可编程 Flash 存储器。 使用 STC 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，也适用于常规编程。 在单芯片上，拥有 灵巧的 8位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超高效的解决方案。 STC89C52 具有以下标准功能： 8K 字节 Flash， 256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线， 3 个 16位定时器 /计数器，一个响亮 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 另外， STC89C52 可降至 0HZ 静态逻辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停 止，直到下一个中断或硬件复位为止。 2020 届电子信息工程毕业设计（论文） 9 STC89C52 单片机主要的功能特点 ； 兼容 MCS51 指令系统 ； 8kB 可反复擦写 (大于 1000 次） Flash ROM； 32个双向 I/O 口； 256x8bit 内部 RAM； 3个 16 位可编程定时 /计数器中断； 时钟频率 024MHz； 2个串行中断，可编程 UART 串行通道； 2个外部中断源，共 8 个中断源； 2个读写中断口线， 3 级加密位； 低功耗空闲和掉电模式， 软件 设置睡眠和唤醒功能； 1有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等几种封装形式，以适应不同产品的需求。 单片机引脚介绍 STC89C52 单片机的引脚介绍，引脚分布如 图 所示： 图 单片机管脚图 XTAL1（ 19 脚）和 XTAL2（ 18 脚）为振荡器输入输出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 脚）为复位输入端口，外接电阻 电容 组成的复位电路。 VCC（ 40 脚）和VSS（ 20 脚）为供电端口，分别接 +5V 电源的正负端。 P0~P3 为可编程通用 I/O 脚，xx：无线温度检测装置设计 10 其功能用途由 软件 定义 ，在本设计中， P0 端口（ 32~39 脚）被定义为 N1 功能 控制端口 ，分别与 N1 的相应功能管脚相连接， 13 脚定义为 IR 输入端， 10 脚和 11 脚定义为 I2C 总线控制端口，分别连接 N1 的 SDAS（ 18 脚）和 SCLS（ 19 脚）端口， 12 脚、27 脚及 28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板 CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。 P0 口 ： P0口是一组 8位漏极开路型双向 I／ O口，也即地址／数据总线复用口。 作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8个 TTL逻辑门电路，对端口 P0写“ l”时，可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在 Flash编程时， P0口接收指令字节。 而在程序校验时，输出指令字节， 校验时，要求外接上拉电阻。 图 P0 口 1 位结构图 P1 口 ： P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写 “1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。 作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个 引脚 被外部信号拉低时会输出一个电流 (IIL)。 与 STC89C52RC 不同之处是， 和 还可分别 作为定时 /计数器 2 的外部计数输入（ ）和输入（ ） . 2020 届电子信息工程毕业设计（论文） 11 图 P1 口 1 位结构图 P2 口 ： P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 的 输出 缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口 P2 写 “1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号 拉低时会输出一个电流 (IIL)。 在访问外部 程序存储器 或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR 指令）时， P2 口送出高 8 位地址数据。 在访问 8 位地址的外部数据 存储器 （如执行 MOVX@RI 指令）时， P2 口输出 P2 锁存器 的内容。 Flash 编程 或校验时， P2亦接收高位地址和一些 控制信号。 图 口 1 位结构图 P3 口 ： P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口 ， P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口写入 “1” 时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流xx：无线温度检测装置设计 12 （ IIL）。 图 P3 口 1 位结构图 P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存 储器 编程 和程序校验的 控制信号。 如下表 所示： 表 P3 口引脚图 端口引脚 第二功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INTO （外中断 0） 1INT （外中断 1） T0（定时／计数器 0 外部输入） T1（定时／计数器 1 外部输入） WR（外部数据存储器写选通） RD （外部数据存储器读选通） RST： 复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚 出现两个 机器周期 以上高电平将使 单片机 复位。 ALE/ PROG ： 当访问外部 程序存储器 或数据存储器时， ALE（ 地址锁存 允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问2020 届电子信息工程毕业设计（论文） 13 外部数据 存储器 时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 Flash 存储器 编程 期间，该 引脚 还用于输入编程脉冲（ PROG ）。 如有必要，可通过对 特殊功能寄存器 （ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将ALE 激活。 此外，该 引脚 会被微弱拉高， 单片机 执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN 程序储存允许（ PSEN ）输出是外部程序 存储器 的读选通信号，当 STC89C52 由外部 程序存储器 取指令（或数据）时，每个 机器周期 两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。 在此期间，当访问 外部数据 存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA /VPP 外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部 程序存储器 （地址为0000H— FFFFH）， EA 端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1 被 编程 ，复位时内部会锁存 EA 端状态。 如 EA 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储器 中的指令。 Flash 存储器 编程 时，该 引脚 加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程 电压 Vpp。 XTAL1： 振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2： 振荡器反相放大器的输出端。 无线收发模块介绍 介绍 nRF24L01 是一款新型单片射频收发器件 ,工作于 GHz～ GHz ISM 频段。 内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块 ,并融合了增强型ShockBurst 技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。 nRF24L01 功耗低 ,在以 6 dBm 的功率发射时，工作电流也只有 9 mA。 接收时，工作电流只有 mA，多种低功率工作模式 (掉电模式和空闲模式 )使节能设计更方便。 NRF24L01 的主要特点： (1) 全球开放 ISM 频段免许可证使用。 (2) 最高 工作速率 2Mbps，高效 GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合。 (3) 126 频道，满足多点通信和跳频通信需要。 (4) 内置硬件 CRC 检错和点对多点通信地址控制。 (5) 低功耗 工作，待机模式下状态为 22uA；掉电模式下为 900nA。 (6) 内置 天线，体积种类多样。 xx：无线温度检测装置设计 14 (7) 模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示 )， 可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便。 (8) 内置专门稳压电路，使用各种电源包括 DC/DC 开关电源均 有很好的通信效果。 (9) ， DIP封装。 (10)工作于 Enhanced ShockBurst 具有 Automatic packet handling, Auto packet transaction handling,具有可选的内置包应答机制，极大的降低丢包率。 引脚功能及描述 nRF24L01 的封装及引脚排列如图所示。 各引脚功能如下： 图 nRF24L01 封装图 CE：使能发射或接收 ； CSN， SCK， MOSI， MISO： SPI引脚端 ， 微处理器可通过此引脚配置 nRF24L01： IRQ：中断标志位 ； VDD：电源输入端 ； VSS：电源地 ； XC2， XC1：晶体振荡器引脚 ； VDD_PA：为功率放大器供电，输出为 V； ANT1,ANT2：天线接口 ； IREF：参考电流输入。 2020 届电子信息工程毕业设计（论文） 15 表 引脚图 引脚 名称 引脚功能 描述 1 CE 数字输入 RX 或 TX 模式选择 2 CSN 数字输入 SPI 片选信号 3 SCK 数字输入 SPI 时钟 4 MOSI 数字输入 从 SPI 数据输入脚 5 MISO 数字 输入 从 SPI 数据输入脚 6 IRQ 数字输入 可屏蔽中断脚。